드디어 본격적인 M.2 SSD 들의 전쟁이 시작되었다.  그 전쟁의 서막은 바로 웨스턴디지털에서 열게 되었는데 오늘 브레인박스의 기사를 통해 소개할 제품이 바로 그 중심에 서 있게될 "웨스턴디지털 WD 블랙 3D NVMe SSD" 가 되겠다.  과연 이 제품이 어떤 성능과 특징으로 무장을 했는지 천천히 살펴보도록 하자. 

우선 간단하게 NVMe 표준이 어떤 상태까지 왔는지 잠깐 살펴보도록 하자. 

■ NVMe 버전 1.3 

우선 플래터 기반의 저장 장치를 위해 만들어진 SATA 규격은 AHCI 규격과 함게 컴퓨터의 주류 스토리지 방식으로 발전했다.  현재 대부분의 인텔 혹은 AMD 마더보드들에 4개 혹은 6개 정도를 칩셋에서 기본적으로 제공하기 때문에 대부분의 분들이 이 규격을 스토리지를 사용했다.  하지만 플래터 기반의 저장 장치는 엑세스 타임 부분이 느리기 때문에 물리적인 구조에서 오는 느린 속도로 인해 낸드 플래시 기반의 SSD가 보다 빠른 속도를 낼 수 있음에도 불구하고 읽기 / 쓰기 속도는 500MB/s 내외에 묶여 있었다.  그래서 플래터가 없고 빠른 엑세스 타임을 갖고 있는 SSD의 속도, AHCI가 병목을 만들어 냈고 2007년 I인텔 개발자 포럼에서 이 규격이 처음으로 논의가 되었으며 2008년 4월 인텔의 주도로 2011년에 1.0 버전이 처음 세상에 나타났다. 

"SATA + AHCI" VS "NVMe" + "PCIe 4배속" 

현재의 SSD 기반의 스토리지는 위 2개의 스펙으로 요약을 할 수 있을 듯 하다.  SATA3 포트가 가지고 있는 물리적 구조적인 병목 현상을 PCIe 포트와 프로세서를 직접 이음으로써 보다 빠른 속도를 낼 수 있게 된다.  이로 인해 SATA3, AHCI 가 가지고 있던 1개의 큐에 32개의 명령 만을 처리할 수 있는 AHCI 와는 다르게 64K개의 큐에 각 큐당 64K개의 명령어를 실행할 수 있게 되면서 랜덤 읽기/쓰기 속도의 비약적인 상승을 이끌게 된다.  게다가 칩셋을 거쳐 프로세서 혹은 메모리와 데이터를 주고 받아야 하는 SATA에 비해 PCIe 포트를 통해 프로세서와 직접 연결이 되기 때문에 보든 부분에서 빠를 수 밖에 없다.  

현재 M.2 포트가 사용된 마더보드 혹은 칩셋인 PCIe 3.0 4배속 레인와 연결이 가능한 인텔 X99과 인텔 Z170 이후 마더보드에서 가능하다.  한가지 더 재미있는 사실은 동일한 칩셋의 마더보드라도 초기에 나왔던 제품들은 M.2 포트가 있지 않았다.   그리고 운영체제 부분에서도 마이크로소프트는 빠르게 움직였는데 윈도우 8 시리즈 이상 부터 기본적으로 NVMe 관련 드라이버를 네이티브로 제공을 했다.  만약 하위 윈도우7 를 사용하기 위해서는 별도의 드라이버를 운영체제 설치 도중에 넣어 주어야 한다. 

한가지 아이러니컬한 사실은 이런 인텔+마이크로소프트 조합보다 빠르게 NVMe 규격의 스토리지를 빠르게 적용한 것은 애플의 맥 계열의 노트북이었다.  이 이유는 아무래도 폐쇄적인 애플이 가지고 있는 하드웨어 정책에 기인할 듯 한데, 자사의 하드웨어 및 운영체제에서만 작동이 잘 되면 되기 때문에 하드웨어 그리고 소프트웨어의 표준을 맞추기가 상당히 쉽게 때문으로 풀이된다.  

이번 달에 공개가된 NVMe 포럼을 통해 배포된 최신 백서는 버전 1.3b 까지도 업데이트가 되었는데 과거로 거슬러 올라가 보면, 버전 1.2에서 1.3의 규격이 정해진 것은 작년 5월 경이다.  NVMe 포럼에서 만들어낸 표준과 실제 이 표준을 적용한 하드웨어의 출시는 약 1년 정도의 차이를 보이고 있다.  

마더보드들의 M.2 포트 지원 상황은?  

인텔의 200, 300 시리즈와 AMD의 300, 400 시리즈 칩셋은 대부분 이 M.2 포트를 가지고 있어 M.2 규격의 SSD를 사용하는데 큰 문제는 없다.  단, 마더보드 제조사가 마더보드의 단가 등에 대한 조정으로 인해 M.2 포트가 생략된 경우 들도 있는데 이런 경우를 제외하고는 적어도 하나 이상의 M.2 포트를 가지고 있다라고 보면 된다.

▲ 마더보드 제조사들의 하이엔드급 마더보드들은 3개의 M.2 슬롯을 갖고 있기도 하다.  사진은 에즈락의 Z370 타이치 마더보드  

■ 웨스턴디지털 WD 블랙 3D NVMe SSD

이 제품은 M.2 2280 규격으로 만들어 졌기 때문에 80mm 의 길이를 가지고 있으며 이로 인해 전체적인 패키징은 상당히 작다.  

2개의 64층 3D 낸드 플래시 메모리와 하나의 캐시 메모리 그리고 컨트롤러가 장착되어 한쪽 면에만 모든 소자들이 몰려 있다.  이 제품의 후면에는 아무런 전자 부품이 부착되지 않은 깔끔한 형태이다.  이와 같은 다지인을 한 이유는 여러가지로 유추를 할 수 있겠지만 아무래도 외부로 노출이 되는 부분으로 모든 칩셋 및 부품들을 몰아서 방열적인 측면을 생각한 디자인이 아닐까 싶다.  오늘 기사를 통해 소개한 WD 블랙 3D SSD의 용량은 1TB 이며 보다 자세한 스펙은 제조사 혹은 가격 비교 사이트를 참조하길 바란다.  (추후에 250, 500GB 제품들도 소개할 수 있도록 노력해 보겠다.) 

■ NVMe SSD 스토리지의 온도 문제 

필자가 여러 개 제조사들을 오픈된 테스트 시스템에서 일련의 테스트 동작을 진행하게 되면 NVMe 기반의 SSD 들은 대부분 높은 온도가 된다.  실제 손을 만졌을 때도 화상을 입을 수 있을 정도로 높은데 별도의 모니터링 프로그램으로 확인해 보면 50~60도 정도의 온도를 보인다.  여기에서 문제는 그 이상의 온도를 보일 때 SSD는 자체적으로 "쓰로틀링"을 걸어 일정 온도로 떨어뜨릴 때 까지 속도를 떨어 뜨리게 되는데 이로 인한 성능 상의 하락은 피할 수 없다. 

그렇다 보니 대부분의 마더보드 제조사들에서는 추가적인 방열판을 넣어서 이 부분을 상쇄 시키고 있는데 아무래도 느려지는 SSD의 성능을 SSD 의 문제라고 생각하기 보다라는 마더보드의 문제라고 생각하는 일반인들이 많기 때문이다. 그리고 이 현상은 앞서 설명을 했듯이 특정 온도 이상에서 나타나기 때문에 일반인들이 찾아낼 수 없을 정도로 간헐적으로 나타난다. 

▲ 기가바이트, 어로스 Z370 울트라 게이밍 마더보드는 알루미늄 기반의 M.2 방열판을 기본적으로 제공한다.  

마더보드 제조사들에게는 아무래도 추가적으로 방열판을 제공해야 하는 부담이 있기 때문에 인텔 마더보드 기준으로 보게 되면 B 시리즈 혹은 H 시리즈 칩셋 기반의 마더보드에는 방열판을 제공하지 않으며 상위 칩셋인 Z370 혹은 X299 등의 마더보드에서만 기본적으로 제공하는 것이 대부분이다.   일반적인 사용자들의 기준으로 봤을 때 이 현상을 마주치기가 쉽진 않으나 조금 이라도 안정적인 시스템을 구축하려고 한다면 M.2 SSD 방열판이 포함되어 있는 마더보드를 사는 것도 한가지 방법이다. 

▲ 실제 모니터링 프로그램으로 이 제품의 온도를 확인해 보니 테스트 도중에 최대 58도까지 상승이 되었다. 

■ 테스트 시스템 소개 

프로세서 : 인텔 코어 i5 8600K

메모리 : ADATA D11 DDR4-3200 8GB X 2 (기본 값인 DDR4-2666 으로 설정)

운영체제 설치 : 인텔 600P NVMe 1.2 256GB

마더보드 : 기가바이트 어로스 Z370 게이밍7-OP

그래픽카드 : 엔비디아 지포스 GTX 1080 레퍼런스

운영체제 : 윈도우 10 프로 64비트 

■ 웨스턴디지털 WD 블랙 3D NVMe SSD 1TB의 테스트 결과는? 

해당 하드웨어 들이 설치되어 있는 마더보드에서 몇가지 테스트 프로그램을 통해 오늘 기사의 주인공인 웨스턴디지털 WD 블랙 3D NVMe SSD의 성능을 확인해 봤다. 

HD Tune Pro 5.70 

이 테스트 프로그램을 통해 확인해본 디스크의 전반적인 읽기 및 쓰기 성능은 평균 1481MB/s, 1009MB/s 로 측정이 되었다.  읽기 성능은 이 테스트 프로그램에서 가장 이상적인 "일자형"을 보여주었지만 쓰기 성능의 경우는 위, 아래로 큰 폭으로 차이를 보이는 것을 알 수 있는데 쓰기 속도가 연속적으로 나오지 못하고 최소 38.7MB/s 까지 떨어지는 현상을 보였다. 

Anvil's Storage 유틸리티 1.1 

이 테스트 프로그램에서는 연속 읽기 성능과 쓰기 성능은 2848MB/s 와 1,768MB/s 정도로 측정이 되었다.  

AS SSD Benchmark 2.0 

AS SSD 벤치마크에서는 연속 읽기 속도가 2944MB/s, 연속 쓰기 성능이 2405MB/s 정도로 측정이 되었으며 전세대인 NVMe 1.2 혹은 2.5 인치 기반의 SSD 보다 놀라운 정도로 늘어난 성능은 항목은 4K-64Thrd 일 때 였다.  

크리스털디스크마크 6.0 x64

마지막 테스트인 크리스털디스크마크로 테스트를 했을 때 연속 읽기 성능은 3464MB/s 그리고 연속 쓰기 속도는 2802MB/s 정도로 측정이 되었다. 대부분의 읽기 및 쓰기 성능의 표준 혹은 제품의 스펙 표기를 이 벤치마크 프로그램을 사용하다 보니 WD가 밝힌 읽기 및 쓰기 성능이 그대로 나왔다.   

수치상으로 확인해본 웨스턴디지털 WD 블랙 3D NVMe SSD의 성능 결과는 기존의 출시 되었던 낸드 플래시 기반의 SSD 보다 월등히 빨랐다고 결론을 내릴 수 있을 듯 하다. 

■ WD, SSD 소프트웨어인 대시 보드에 관하여

WD, 삼성, 인텔 등 대부분의 큰 SSD 제조사들에서는 자사의 SSD 상태를 모니터링 할 수 있는 소프트웨어 혹은 앱을 기본적으로 제공한다.  이 앱의 역할을 SSD의 상태를 모니터링 할 수 있는 것 외에 성능 개선 및 호환성 등을 늘린 펌웨어 등을 업데이트 할 수 있는 등의 추가적인 기능을 가지고 있는 만큼 WD SSD를 사용한다면 한번 정도 설치해서 사용해 보길 권한다.

▲ 도구 메뉴를 통해서 해당 제품의 펌웨어를 업데이트 하거나 시스템의 상세 정도 등을 확인할 수 있으며 우측의 S.M.A.R.T 는 SATA3 규격의 스토리지에서만 사용이 가능하기 때문에 이 제품에서는 사용할 수 없다. 

▲ 설정 메뉴는 해당 소프트웨어의 온라인 업데이트를 그리고 도움말은 사용자 설명서를 온라인으로 볼 수 있도록 해준다. 

이 외에 이 소프트웨어의 오른쪽 하단에는 윈도우에 기본적으로 포함되어 있는 디스크관리와 시스템 속성 그리고 장치관리자 메뉴를 포함하고 있어 자신이 사용하고 있는 운영체제 상에서 제어할 수 있는 SSD 관련된 모든 소프트웨어, 혹은 앱을 빠르게 실행해 줄 수 있도록 한다.  간단하지만 좋은 아이디어가 적용된 듯 하다.

이 프로그램,앱 외에 WD 홈페이지를 통해 트루이미지에서 제공하는 마이크레이션 소프트웨어 등을 추가적으로 다운로딩 받을 수 있는데 이 소프트웨어를 통해 기존에 사용하고 있는 2.5인치 SSD에 담겨 있는 운영체제 등을 빠르고 쉽게 옮길 수도 있다. 

■ 웨스턴디지털 WD 블랙 3D NVMe SSD는?

자체 컨트롤러와 자체 3D 낸드 플래시를 통한 성능의 극대화 

결론적으로 오늘 소개한 이 제품은 기존의 NVMe 1.2 규격을 지원하는 초기 M.2 SSD 제품들과 약 2배 이상의 읽기 및 쓰기 성능 차이를 보이고 있으며 SATA3 규격의 SSD가 통상 읽기 및 쓰기 성능이 500MB/s 내외 임을 가정해도 약 5배 정도라는 적지 않은 큰 성능 차이를 보였다.   그리고 한가지 더 짚어야할 점은 NVMe 1.3 규격으로 오면서 크게 상승한 성능은  바로 "쓰기" 성능의 극대화이다.  실제 대부분의 NVMe 1.2 지원 SSD들은 빠른 읽기 속도를 보이나 쓰기 성능의 경우는 2.5인치 SATA3 규격의 제품과 그다지 큰 차이를 보이지 않았기 때문이다.  

그 점에서 오늘 기사를 통해 소개한 블랙 3D SSD가 내는 성능은 가공할 만하다고 볼 수 있을 듯 하다.  특히나 빠른 연속 읽기 속도 그리고 더 상승폭이 큰 쓰기 속도로 인해 단순히 읽기만이 크게 의존되었던 작업들 외에 크리에이터 등의 대용량 편집 등의 작업에서도 탁월한 효과를 느낄 수 있을 듯 하다.  이런 성능 향상은 결과는 기존 NVMe 1.2 기반의 SSD 가 가지고 있었던 사용자 층이 하드코어 게이머 혹은 얼리어댑터들에게만 국한이 되었는데 보다 하이엔드 영역으로 이 제품의 사용 범위를 넓힐 수 있을 듯 하다. 

그리고 마지막으로 WD가 여타의 SSD 제조사와 근본이 다르다고 볼 수 있는 것은 자체적으로 개발한 컨트롤러와 자사의 3D 낸드 플래시를 사용했다라는 것을 큰 장점으로 꼽아야할 듯 하다.  파이슨, SMI 등 외부 컨트롤러 제조사들은 대부분 많은 낸드 플래시가 시장에 존재하기 때문에 가장 교집합 적인 특징만을 가지고 컨트롤러를 설계해서 판매를 해야 한다. 만약 서드 파티 SSD 제조사가 파이슨의 컨트롤러에 어떤 낸드 플래시 메모리를 사용할 지 칩셋 설계 업체는 알 수가 없기 때문이다.  하지만 WD 에서는 자체적으로 낸드 플래시 메모리를 생산하고 있는 데다가 이번에 출시한 제품의 경우는 자체적으로 디자인하여 만든 컨트롤러를 탑재 했기 때문에 자사의 낸드 플래시와 궁합이 좋을 수 밖에 없어, 이를 극한의 성능으로 몰아 붙이기가 어렵지 않았을 것이다. 그래서 이를 기반으로 경쟁사들 대비 빠른 성능과 나아가서는 안정성까지도 높다고 볼 수 있기 때문에 제품의 완성도 측면에서 다른 SSD 제조사들에 비해 후한 점수를 줄 수 있을 듯 하다. 

 ▲ WD 블랙 3D SSD는 3가지 용량 제품과 가격으로 책정이 되어 판매에 들어간다. 

마지막으로, 오늘 기사를 통해 소개한 제품들의 가격은 기존에 판매하고 있던 삼성의 970 시리즈 보다 저렴한 가격으로 책정이 되었다.    하지만 삼성은 상위 "프로" 제품과 하위 "에보" 제품으로 나누어져 소비자들의 다양한 선택이 가능하지만 아직 WD 에서는 추가적인 라인업 계획을 세우고 있지 않은 듯 하기 때문에 WD 의 NVNe 1.3, M.2 규격의 SSD를 사용하려면 이 블랙 3D 외에는 대안이 없어보인다.  그래서 아마도 공격적인 가격정책이 된 듯 했다. 

이 M.2 규격의 SSD를 구입해야 하나 아니면 2.5 인치 SSD를 구입해야하나?  

여기에서 이번 기사를 통해 소개한 성능 외에 소비자들이 한가지 더 살펴봐야 할 것은 2.5인치 SSD 와의 동일한 용량을 봤을 때 가격 차이 부분이다.  어제 출시 행사장에서 공개된 이 제품의 가격으로 실제 판매를 하고 있는 2.5인치 제품의 상위 용량 제품과 비교를 해보면 제조사들 마다 용량을 기준으로 봤을 때 3~5만원 정도의 차이를 보인다.  예를 들어 WD 블랙 3D 500GB 제품 가격에서 약 5만원 정도를 더하게 되면 대부분 제조사들의 1TB 용량의 2.5인치 SSD를 구입할 수 있다.  과연 나에게 커다란 용량의 SSD가 필요한가?  아니면 보다 빠른 성능의 SSD가 필요한가?  이 질문에 대한 해답은 스스로 고민해 봐야할 듯 하다.